effizient an die spitze - rohde & schwarz · 2020. 7. 4. · r&s®phu901 (bild 2) – modernste...

Effizient an die SpitzeEine neue Hochleistungssenderfamilie erobert den Markt

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Effizienz* – diese Eigenschaft war oberstes

Ziel bei der Entwicklung der neuen Hoch-

leistungssenderfamilie R&S®THU9, dem

ersten Mitglied der neuen Sendergenera-

tion R&S®Tx9. Mit einzigartigem Wirkungs-

grad sparen die Sender enorme Kosten

über ihre Lebenszeit. Dabei nutzen sie den

Raum so gut, dass mehr Leistung pro Stell-

fläche zur Verfügung steht. Ihr Bedien-

konzept per Touchscreen erleichtert auch

Ungeübten den Alltag. Und ihr zukunftsfä-

higes Systemkonzept sichert Investitionen

und bietet praxisgerechte Senderkonfigura-

tionen für jeden Bedarf.

BILD 1 Die Senderfamilie R&S®THU9 liefert in einem einzi-

gen Gestell bis zu 15 kW Ausgangsleistung für COFDM-Stan-

dards bei einem Wirkungsgrad bis zu 28 %.

Sie definieren Effizienz neu: UHF-Hochleistungssender R&S®THU9

* Die Entwicklung der 9. Sendergeneration von Rohde&Schwarz resultiert in einem Mix aus verschiedenen technologischen Kompetenzen. Unter dem Motto „Effizienz hoch fünf“ (E5) ver-körpern alle Sender der neuen Generation – so auch der R&S®THU9 – eine neue Definition von Effizienz bei Sendern: ❙ Höchste Energie-Effizienz ❙ Effiziente Raumnutzung ❙ Zeit-Effizienz bei der Bedienung ❙ Service-Effizienz ❙ Effizientes Investment

RUNDFUNK | Fernsehsender

Reduzierte Leistungsaufnahme spart Kosten über die LebenszeitJeder Senderbetreiber hat sie fest im Blick: die Energiekos-ten. Sie machen beim Betrieb von Hochleistungssendern den größten Kostenanteil aus. Deshalb galt bei der Entwick-lung der neuen Senderfamilie R&S®THU9 (BILD 1) speziell dem Wirkungsgrad besonderes Augenmerk. Das Ergebnis sind marktführende Werte, die bares Geld sparen: Die Sender erreichen Wirkungsgrade bis zu 28 % bei COFDM-Standards und bis zu 30 % bei ATSC – das Kühlsystem eingeschlossen. Dahinter stecken mehrere innovative Ideen im Systemdesign.

So arbeiten im Herz des Senders – in den Verstärkern R&S®PHU901 (BILD 2) – modernste LDMOS-Leistungstransis-toren mit 50 V Versorgungsspannung. Eine wohldurchdachte Anpassschaltung sorgt für stabilen und effizienten Betrieb der Halbleiter. Das den Transistoren nachgelagerte HF-Kop-pelnetzwerk ist besonders dämpfungsarm diskret aufgebaut und trägt damit ebenfalls zur Steigerung des Wirkungsgrads bei. Und auch bei der Entwicklung der Leistungskoppler und Oberwellenfilter stand die Reduzierung der Dämpfung im Fokus.

Neben diesen sorgfältigen Optimierungen der Hardware stei-gern neue Konzepte in der Signalverarbeitung und System-steuerung die Effizienz weiter. Speziell entwickelte Netzteile ermöglichen es der Sendersteuerung, die Transistorversor-gungsspannung bedarfsgerecht anzupassen. Zusammen mit der serienmäßig verfügbaren automatischen adaptiven Vor-entzerrung steigert dies die Sendereffizienz. Dies macht sich besonders bei reduzierter Ausgangsleistung bemerkbar, ein Betriebszustand, in dem viele andere Sender aufgrund fehlen-der Regelmechanismen mit einem deutlich verschlechterten Wirkungsgrad auskommen müssen.

Als erster Hersteller bietet Rohde&Schwarz mit dem neuen Steuersender R&S®TCE900 außerdem die Möglichkeit, den Crest-Faktor bei allen COFDM-Standards zu reduzieren. Dafür sorgt ein ausgeklügelter Algorithmus, ohne dabei die Modula-tionsqualität zu verschlechtern. Diese Reduzierung des Crest-Faktors verbessert den Senderwirkungsgrad um ca. zwei Pro-zent. Bei DVB-T2 steht alternativ die im Standard vorgesehene Crest-Faktor-Reduzierung über das Tone-Reservation-Verfah-ren zur Verfügung.

Das Raumwunder: Leistung konzentriert, Funktionalität integriertSo viel Leistung pro Gestell gab es noch nie. Durch die Nut-zung von Leistungstransistoren mit 50 V Versorgungsspan-nung ließ sich die Ausgangsleistung pro Verstärker deut-lich erhöhen. Und dank verbesserter Gestelle finden in jedem davon nun bis zu zwölf Verstärker Platz. Pro Gestell stehen maximale Leistungen von 15 kW bei COFDM-Stan-dards, 18,5 kW bei ATSC sowie 30 kW bei analogem Fern-sehen zur Verfügung. Diese marktführende Leistungsdichte spart deutlich Gestellfläche – und reduziert damit signifikant die Stationsmiete.

Zu weniger Platzbedarf führte auch die Integration zusätzli-cher Funktionen in das Gestell. So bietet der Steuersender R&S®TCE900 optional einen internen GPS-Empfänger als Zeit-referenz sowie die Möglichkeit, den Transportstrom über eine IP-Verbindung zuzuführen. Denn auch im Bereich Broadcast zeichnet sich ein Wechsel zur kostengünstigeren IP-Technolo-gie in den Zuführungsnetzen ab. Dafür gibt es zum Steuersen-der für alle digitalen Standards optionale Schnittstellen, über die man zwei Transportströme redundant per Gigabit-Ethernet zuführen kann. Externe IP-ASI-Gateways sind nicht mehr not-wendig. Das spart Kosten und Platz und vereinfacht das Über-wachen der Zuführung.

Sie definieren Effizienz neu: UHF-Hochleistungssender R&S®THU9

BILD 2 Das Herz des Senders sind die Verstärker R&S®PHU901.

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Viel Platz beansprucht in der Regel auch das Kühlsystem, weshalb es für die Sender R&S®THU9 neu und so platzspa-rend wie möglich konzipiert wurde. So kann die kompakte Pumpeneinheit (BILD 3) sowohl auf dem Boden als auch an der Wand oder auf einer zweiten Pumpeneinheit montiert werden. In bestimmten Senderkonfigurationen ist auch die Integration der Pumpeneinheit in das Gestell möglich. Das Pumpensystem wird in aktiver Reserve betrieben und erhöht so die Verfügbarkeit des Senders. Der notwendige Kühl-mittelfluss berechnet sich auf Basis der Systemkonfigura-tion und der Anzahl der Verstärker. Dementsprechend lau-fen die Pumpen mit reduzierter Drehzahl, was Energie spart und die Lebensdauer erhöht. Da die Senderfamilie R&S®THU9 aufgrund des hohen Wirkungsgrads weniger Verlustwärme erzeugt, haben auch die Rückkühler geringere Abmessungen.

BILD 3 Die Pumpeneinheit R&S®TH9-C1 ist äußert kompakt, vielseitig

aufstellbar und trägt durch ihre geringe Leistungsaufnahme zum hohen

Senderwirkungsgrad bei.

Bedarfsgerechte Systemkonfigurationen mit hoher ZukunftssicherheitNetzbetreiber haben unterschiedliche Anforderungen an ein Sendersystem. Deshalb gestaltete Rohde&Schwarz das Sys-temkonzept der Sender R&S®THU9 noch modularer und kann so jedem Kunden eine maßgeschneiderte Lösung bie-ten. Diese Flexibilität beginnt bereits im Steuersender und in der Sendersteuerung – die beide das Basisgerät R&S®TCE900 verwenden. Per Einsteckkarte wird es als Sendersteuerung oder als Steuersender konfiguriert. Dazu ist es nicht einmal notwendig, das Gerät zu öffnen. Die Installation mehrerer Übertragungsstandards auf einem Steuersender ist jederzeit möglich. Da immer das gleiche Basisgerät verwendet wird, können Netzbetreiber Funktionsänderungen direkt am Sen-derstandort vornehmen.

Der Steuersender zeigt sich äußerst vielseitig. Er beherrscht die digitalen TV-Standards DVB-T, DVB-T2, ISDB-T / ISDB-TB und ATSC sowie die Mobil-TV-Standards DVB-H und ATSC Mobile DTV, die jeweils als Software-Option verfügbar sind. Für ATV wird ein zusätzliches Einsteck-Board mit den Ein-gangsschnittstellen in den Steuersender integriert.

Viele Betreiber stehen in den nächsten Jahren vor dem Wechsel von analogem hin zu digitalem Fernsehen. Diesen Umstieg erleichtert der R&S®THU9. Wenn dem Steuersen-der die analogen und die digitalen Eingangssignale zugeführt werden, ist die Umschaltung auf Knopfdruck lokal oder aus der Ferne und sogar zeitgesteuert möglich.

Zusätzlich zu Einzelsendern in unterschiedlichen Redun-danzkonzepten sind nun Systemkonfigurationen erhältlich, die sowohl skalierbar und damit flexibel einzusetzen sind, als auch in der Sendestation Platz sparen: MultiTX®- und Komplettsysteme.

MultiTX®-Systeme bestehen aus bis zu vier flüssigkeitsge-kühlten Sendern in einem Gestell (BILD 4). Je nach Sender-anzahl können dabei Systeme mit Einzelvorstufe, mit Vor-stufenreserve oder mit Backup-Exciter-System konfiguriert werden. Für höhere Redundanzanforderungen werden meh-rere in einem Gestell installierte Sender zu einer N+1-An-lage zusammengefasst. Als Schnittstelle nach außen fun-giert die Sendersteuerung R&S®TCE900. Diese überwacht auch das gemeinsame Kühlsystem. MultiTX®-Systeme sind für alle angebotenen Übertragungsstandards und in verschie-denen Leistungsklassen erhältlich. So ist es beispielsweise möglich, drei DVB-T2-Sender mit einer Ausgangsleistung von je 5,2 kW in Backup-Exciter-Redundanz in einem Gestell zu installieren. BILD 5 gibt einen Überblick über die verfügbaren MultiTX®-Konfigurationen.


Beispiel für ein MultiTX®-System

¸TCE900als Sendersteuerung

¸TCE900als Steuersender

TS


TS


TS


TS


TS


TS

HF

HF

5,2 kW HF

Wärmetauscher

Pumpeneinheit

HF

HF

5,2 kW HF

HF

HF

5,2 kW HF

3 × 4 Verstärker¸PH901

BILD 5 Das MultiTX®-System ermöglicht zahlreiche Mehrsenderkonfigurationen.

BILD 4 Beispiel für ein MultiTX®-System mit drei Sendern in einem Gestell. Je nach Senderanzahl sind Systeme mit Einzelvorstufe, mit Vorstufen-

reserve oder mit Backup-Exciter-System konfigurierbar.

Anzahl Verstärker 1 2 3 4 5 6 8 10 12 16 20 24

Ausgangsleistung (RMS) für COFDM-Standards 1)

1,3 kW 2,6 kW 3,9 kW 5,2 kW 6,4 kW 7,7 kW 10,0 kW 12,5 kW 15,0 kW 20,0 kW 24,0 kW 29,0 kW

Ausgangsleistung (RMS) für ATSC / ATSC Mobile DTV ¹)


Ausgangsleistung ATV (Sync Peak) ²)


Anzahl der Sender pro Gestell

bis zu 4 bis zu 3 bis zu 2

Abmessungen (H × B × T)

2000 mm × 600 mm × 1100 mm 2000 mm × 1200 mm × 1100 mm

1) Vor dem Bandpassfilter.2) Nach 4-Kreis-Bandpassfilter.

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Komplettsysteme enthalten alles zum Betrieb Erforderliche. Denn dank der hohen Leistungsdichte in den Verstärkern ist in gebräuchlichen Leistungsklassen oft noch viel Platz im Gestell, der für die Integration von Bandpassfilter und Pum-peneinheit nutzbar ist. Diese platzsparende Konfiguration ist für Sender mit bis zu vier Verstärkern (5,2 kW für COFDM, 6,4 kW für ATSC und 10 kW für ATV) verfügbar. Außerdem sind auch Konfigurationen nur mit integriertem Bandpassfilter oder nur mit integrierter Pumpe möglich.

Komfortabel bedient – und schnell am ZielIm Arbeitsalltag hilft ein übersichtliches und intuitives Bedien-konzept, anstehende Aufgaben schneller und fehlerfrei zu erledigen. Deshalb hat Rohde&Schwarz die Erfahrungen zahlreicher Praktiker aus dem Feld eingeholt und diese in die Entwicklung des Bedienkonzeptes für die neue Sendergene-ration einfließen lassen. So ist es gelungen, das System und seinen Zustand übersichtlich darzustellen und die Bedienung leicht erlernbar zu machen.

Schnittstelle zum Bediener ist die Displayeinheit R&S®TDU900 (BILD 6), die in der Systemsteuerung R&S®TCE900 versenkt installiert ist. Der 7"-Touchscreen fährt durch kurzes Drücken heraus und lässt sich den Wünschen des Bedieners entspre-chend neigen. Ein weiteres Plus: Die Bedienoberfläche bei lokaler und abgesetzter Bedienung im Webbrowser ist iden-tisch, es ist keine Umgewöhnung notwendig. Nicht zuletzt stehen eine LAN-Buchse als lokale Netzwerkschnittstelle sowie eine USB-Schnittstelle zum Austausch von Konfigura-tionsdaten zur Verfügung.

Dank der übersichtlichen Bedienoberfläche (BILD 7) ist der Systemzustand auf einen Blick zu erfassen. Die Struktur des Sendersystems ist grafisch veranschaulicht. Durch Berühren der Senderkomponenten auf dem Touchscreen öffnet sich der Zugang zu den jeweiligen Parametern. An der linken Seite des Bildschirms sind häufig benötigte und zentrale Funktio-nen fixiert, z.B. das Logbuch, die Local / Remote-Umschaltung und die kontextbasierte Hilfefunktion. Der untere Bildschirm-bereich zeigt den Navigationspfad im System, der einen schnellen Wechsel zwischen den unterschiedlichen Parame-tern ermöglicht.

BILD 6 Die Displayeinheit R&S®TDU900 lässt sich stufenlos neigen und ist mit ihrem 7"-Touchscreen komfortabel zu bedienen.


BILD 8 Die

aufgaben orientierte

Ansicht.

BILD 7 Die Geräte-

ansicht präsen-

tiert übersichtlich

alle relevanten

System informationen.

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Die wichtigsten Eigenschaften im Überblick

Brillante Effizienz ❙ Hocheffizient durch einzigartiges System-Design ❙ Innovativer Verstärker mit hohem Wirkungsgrad ❙ Spannungsnachführung und Reduzierbarkeit des Crest-Faktors

❙ Effizientes Flüssigkeitskühlsystem

Skalierbarer und flexibler Systemaufbau ❙ MultiTX®-System mit mehreren Sendern und Konfigura-tionen in einem Gestell

❙ Basisgerät R&S®TCE900 – ein Multitalent, das als Sen-dersteuerung und Steuersender fungieren kann

❙ Einfaches Umschalten von analogem auf digitales Fern-sehen

❙ IP-Transportstromzuführung verringert die Infrastruktur-kosten

Kompaktes Design mit vielen Facetten ❙ Höchste Leistungsdichte auf dem Markt ❙ MultiTX®-System mit bis zu vier Einzelsendern pro Gestell

❙ All-in-one-Sender mit integrierter Pumpeneinheit und Bandpassfilter

❙ Platzsparendes und flexibles Flüssigkeitskühlsystem

Einfache Bedienung für schnelle Ergebnisse ❙ Übersichtliche und ergonomische Bedieneinheit ❙ Bequeme Navigation durch geräteorientierte Ansichten ❙ Schnelle Einarbeitung des Bedienpersonals durch auf-gabenorientierte Menüführung

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Ein Novum ist die aufgabenorientierte Menüführung, die zusätzlich zur geräteorientierten Ansicht implementiert wurde (BILD 8). Tätigkeiten, die von einfachen Überwachungsauf-gaben bis hin zu komplexeren Inbetriebnahmen reichen, sind auf der grafischen Bedienoberfläche übersichtlich und in Zwi-schenschritte unterteilt dargestellt, sodass sie innerhalb kür-zester Zeit durchgeführt werden können. Die Menüs führen den Bediener beispielsweise bei der Inbetriebnahme des Sen-ders durch die Konfiguration der verschiedenen Geräte und unterstützen ihn bei der Eingabe von Parametern und dem Anpassen der Einstellungen.

Ein typisches Rohde&Schwarz-Produkt: zuverlässig und nahezu wartungsfreiAuf die Senderfamilie R&S®THU9 ist Verlass. Ihr Design ist auf hohe Verfügbarkeit optimiert und alle Systemkomponen-ten entsprechen der herausragenden Produktqualität von Rohde&Schwarz. Um auch die Kosten für die Wartung mög-lichst gering zu halten, wurde streng auf Langlebigkeit geach-tet. Ein Beispiel dafür ist der Verzicht auf Lüfter in den Ver-stärkern, sie sind ausschließlich flüssigkeitsgekühlt. Und im R&S®TCE900 sind spezielle Lüfter eingebaut, die eine Lebens-dauer von deutlich mehr als zehn Jahren aufweisen.

FazitMit der Senderfamilie R&S®THU9 hat Rohde&Schwarz ein System auf den Markt gebracht, das unterschiedliche Effi-zienzaspekte perfekt miteinander kombiniert: Mit dem ein-zigartigen Wirkungsgrad, der hervorragenden Flexibilität und Zukunftsfähigkeit, der höchsten Leistungsdichte sowie mit dem auf die Anwender zugeschnittenen Bedienkonzept defi-niert diese Senderfamilie den Begriff Effizienz neu. Netzbe-treibern steht damit eine Senderfamilie zur Verfügung, mit der sich die Gesamtbetriebskosten in ihrem Netz deutlich redu-zieren lassen.

Axel Menke


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